Physikalische Grundlagen: Kapillarität, Wärme und Arbeit einfach erklärt

Grundlagen der Kapillarität und Oberflächenspannung

Definitionen zur Kapillarität

Kapillare (Objekt)

Eine Kapillare ist jedes Objekt, dessen Durchmesser dem eines Haares entspricht.

Kapillarität (Phänomen)

Kapillarität ist das Phänomen, das innerhalb einer Kapillare auftritt.

Der Meniskus

Der Meniskus ist die Form der Oberfläche einer Flüssigkeit in einem Rohr.

• Er ist **konkav**, wenn die Flüssigkeit die Rohrwände benetzt.
• Er ist **konvex**, wenn die Flüssigkeit die Rohrwände nicht benetzt.

Molekulare Kräfte bei Kapillarität

Die molekularen Kräfte, die den Anstieg der Flüssigkeit verursachen, sind die **Adhäsion** (Haftung). Die Kräfte, die den Abfall verursachen, sind die **Kohäsion** (Zusammenhalt).

Verhalten von Wasser und Quecksilber

Wasser steigt in der Kapillare aufgrund der Adhäsion. Quecksilber steigt nicht (oder fällt) aufgrund der starken Kohäsion.

Faktoren für Aufstieg und Fall von Flüssigkeiten

Der Aufstieg oder Fall hängt von der Art der Flüssigkeit und dem Durchmesser des Rohres ab. Es besteht eine **inverse Beziehung**: Je kleiner der Durchmesser, desto größer ist der Effekt.

Oberflächenspannung

Definition der Oberflächenspannung

Dieses Phänomen tritt durch die **Kohäsion** der Moleküle der Flüssigkeit an ihrer Oberfläche auf. Es manifestiert sich in Seifenblasen, auf der Oberfläche einer Flüssigkeit in Ruhe oder bei der Bildung eines Wassertropfens.

Wärme, Temperatur und der Absolute Nullpunkt

Definition der Wärme

Wärme ist eine Form der Energie, die sich in Körpern durch die unregelmäßige und ungeordnete Bewegung ihrer Moleküle manifestiert.

Definition der Temperatur

Die Temperatur ist eine Eigenschaft der Materie, die mit der mittleren kinetischen Energie der Moleküle eines Körpers in Zusammenhang steht.

Der Absolute Nullpunkt

Der Absolute Nullpunkt ist der Zustand, in dem ein Körper so weit abgekühlt ist, dass alle Moleküle unbeweglich sind und die kinetische Energie theoretisch Null wäre.

Zusammenhang zwischen Wärme und Temperatur

Wärme ist die Gesamtenergie der Moleküle; Temperatur ist das Maß für die mittlere kinetische Energie. Eine größere Erregung (Bewegung) der Moleküle führt zu einer erhöhten Temperatur.

Energie und Physikalische Arbeit

Definition der Physikalischen Arbeit

Arbeit wird verrichtet, wenn Energie auf einen Körper übertragen wird und dieser dabei verschoben wird.

Einheiten der Arbeit

Die Einheiten der Arbeit sind:

• Die Kraft wird in **Newton (N)** gemessen.
• Die Strecke wird in **Metern (m)** gemessen.
• Die Einheit der Arbeit ist **Newtonmeter (Nm)**, auch bekannt als **Joule (J)**.

Definition der Energie

Energie ist eine Eigenschaft von Körpern, die es ihnen ermöglicht, Veränderungen an sich selbst oder an anderen Körpern zu bewirken.